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第1章 概述1

1.1 油污土壤基本特征1

1.1.1 石油的化合物组成2

1.1.2 石油的馏分组成9

1.1.3 油污土壤的理化特征10

1.1.4 石油污染对土壤理化值的影响12

1.2 生物修复及其方法14

1.2.1 生物修复的概念14

1.2.2 生物修复的方法15

1.3 生物修复的影响因素18

1.3.1 石油的物理化学特性对生物降解的影响18

1.3.2 影响石油生物降解的环境因素19

1.3.3 生物修复的强化技术途径21

1.4 油污土壤生物修复技术进展23

1.4.1 高效微生物制剂及其辅助制剂研究24

1.4.2 新型生物修复技术研究25

1.4.3 国外典型生物修复工程28

小结31

第2章 表面活性剂及产表面活性剂菌株的筛选32

2.1 表面活性剂概论32

2.1.1 表面活性剂的分类32

2.1.2 表面活性剂的理化性质39

2.1.3 表面活性物质的增溶作用39

2.2 生物表面活性剂产生菌的筛选与鉴定44

2.2.1 菌株的筛选策略44

2.2.2 BS产生菌的分离与纯化46

2.2.3 BS产生菌的鉴定49

2.3 生物表面活性剂含量的测定50

2.3.1 表面活性剂的制备51

2.3.2 表面活性剂——鼠李糖脂含量的测定51

2.4 生物表面活性剂产生菌的产剂特性53

2.4.1 菌株培养基碳源及氮源的优化53

2.4.2 培养条件对表面活性的影响55

2.4.3 结果与分析55

2.5 生物表面活性剂的结构测定59

2.5.1 表面活性剂鼠李糖脂的粗提及定性分析59

2.5.2 鼠李糖脂的HPLC-ESI-MS分离和鉴定60

2.5.3 表面活性剂结构分析结果60

小结61

第3章 表面活性剂与石油污染的生物治理63

3.1 表面活性剂与石油烃的生物可利用性63

3.1.1 表面活性剂增效修复技术63

3.1.2 表面活性剂对土壤有机污染物的增溶现状64

3.2 表面活性剂在石油污染生物治理中的应用66

3.2.1 表面活性剂的增溶作用67

3.2.2 表面活性剂与降解微生物之间作用关系67

3.2.3 化学合成表面活性剂与石油污染的生物修复68

3.2.4 生物表面活性剂在石油烃污染生物修复中的应用68

3.3 鼠李糖脂与降油菌联合降解效果70

3.3.1 实验材料70

3.3.2 实验设计与方法70

3.3.3 生物表面活性剂对各菌降解石油能力的影响71

3.4 BS对菌剂细胞表面疏水性的影响73

3.4.1 实验材料与实验设计74

3.4.2 鼠李糖脂的理化性质75

3.4.3 表面活性剂对菌体细胞表面疏水性的影响76

3.5 BS在菌剂降解原油中的作用77

3.5.1 实验材料与实验设计77

3.5.2 鼠李糖脂对菌剂降解原油的影响78

3.5.3 鼠李糖脂对菌剂中各类微生物生物量的影响80

3.6 复合型生物表面活性剂的复配及效果研究82

3.6.1 实验材料与实验设计82

3.6.2 不同表面活性剂对菌剂的原油降解效果83

小结84

第4章 降油菌的筛选及性能研究86

4.1 油污土壤中降解菌的筛选与分离86

4.1.1 实验材料与方法86

4.1.2 筛选结果87

4.2 菌株的鉴定88

4.2.1 菌株常规鉴定88

4.2.2 生理生化测试89

4.2.3 细菌16S rDNA分子生物学鉴定90

4.2.4 鉴定结论93

4.3 各菌株对不同浓度油污土壤的降解效果93

4.3.1 材料与方法93

4.3.2 现场油污土壤各组分降解变化95

4.3.3 试验区土壤三类菌的数量变化及对降解的影响96

4.3.4 脱氢酶活性的变化97

4.3.5 现场氮磷含量的变化及与降解率的关系98

小结99

第5章 油污土壤生物演化及规律研究100

5.1 生物演化的原理及方法100

5.1.1 石油在土壤中的归宿100

5.1.2 石油类污染物在土壤中的生物降解101

5.1.3 土壤微生物群落对石油污染的反应106

5.1.4 土壤中石油降解微生物种群组成106

5.1.5 生物演化中标志物及参数意义107

5.1.6 生物标志物分析方法110

5.2 正构烷烃的演化降解规律111

5.2.1 实验材料111

5.2.2 实验方法112

5.2.3 石油降解菌对正构烷烃的演化降解112

5.3 藿烷的演化降解规律117

5.3.1 藿烷的降解差异分析117

5.3.2 藿烷生物演化分析118

5.4 芳香烃的演化规律119

小结122

第6章 实验室模拟条件下降解工艺的优化124

6.1 环境调控因子的适应研究124

6.1.1 试验方法124

6.1.2 试验设计126

6.1.3 原油浓度对降解的影响126

6.1.4 温度对降解效率的影响127

6.1.5 酸度对降解效率的影响129

6.1.6 盐度对降解效率的影响129

6.1.7 结论130

6.2 翻耕、添加锯末强化效果研究131

6.2.1 试验材料131

6.2.2 试验方法132

6.2.3 不同处理方式下土壤中石油污染物的降解趋势132

6.2.4 不同处理方式下土壤中石油污染物的降解差异分析133

6.2.5 不同处理方式下油污土壤中正构烷烃组分降解分析135

6.2.6 结论137

6.3 营养剂对石油污染物降解性能的影响137

6.3.1 试验设计137

6.3.2 不同浓度的混合菌对原油降解影响138

6.3.3 营养剂对修复中微生物数量的影响139

6.3.4 营养剂对修复中脱氢酶活性的影响139

6.3.5 土壤的生物多样性分析140

6.3.6 氮磷含量对石油降解率的影响141

6.3.7 土壤中降解率与电导率的关系142

6.3.8 混合菌降解石油主要组分机理研究143

6.3.9 结论146

第7章 复合微生物菌剂对石油污染土壤的修复148

7.1 微生物菌株148

7.2 试验方法148

7.3 结果与分析150

7.4 讨论155

第8章 植物-微生物联合修复油污土壤158

8.1 微生物菌剂与冰草联合修复含油污染土壤158

8.1.1 材料与方法158

8.1.2 试验设计159

8.1.3 降油植物的筛选160

8.1.4 降油率随时间的变化160

8.1.5 降油与微生物数量之间的变化162

8.1.6 降油与脱氢酶活性之间的关系163

8.1.7 植物-菌剂对原油组分降解的影响163

8.1.8 结论166

8.2 三种植物修复效果研究166

8.2.1 试验设计166

8.2.2 三种植物的生长情况167

8.2.3 三种植物在不同浓度的油污土壤中的降油率168

8.2.4 不同质量分数石油烃对土壤微生物的影响170

8.2.5 不同质量分数石油烃对脱氢酶的影响171

8.2.6 植物-微生物的联合作用172

8.2.7 结论173

8.3 农作物中石油有机质分布规律研究173

8.3.1 材料与方法174

8.3.2 试验结果175

8.3.3 农作物中石油有机质含量分析175

8.3.4 石油有机质在作物不同部位之间的转移176

8.3.5 石油有机质在作物中的富集176

8.3.6 结论178

8.4 农作物中微量元素分布特征研究179

8.4.1 材料与方法180

8.4.2 土壤物理参数181

8.4.3 土壤中微量元素空间分布特征182

8.4.4 农作物中微量元素分布特征184

8.4.5 结论187

第9章 植物修复油污土壤中微生物的遗传多样性189

9.1 土样的采集与DNA文库构建189

9.1.1 混合菌剂的制备189

9.1.2 油污土壤植物修复的实验设计189

9.1.3 土壤微生物基因组DNA提取V3区片段的扩增190

9.1.4 DNA双末端修复、富集及DNA文库扩增190

9.1.5 文库验证及测序190

9.1.6 数据生物信息学分析191

9.2 根系微生物与石油降解菌群的相互作用191

9.2.1 土壤样本测序结果及取样深度验证191

9.2.2 植物根系微生物与共生石油降解菌群相互作用192

9.2.3 共生石油降解菌群对空白土样细菌群落的影响193

9.2.4 降油植物根系微生物对共生石油降解菌群影响194

9.2.5 共生石油降解菌群对修复油污土壤植物根系微生物的影响195

小结198

第10章 菌剂安全性评价200

10.1 急性皮肤刺激试验200

10.1.1 试验动物选择与检疫200

10.1.2 急性皮肤刺激性试验200

10.1.3 结果评价与数据处理201

10.2 陆生植物生长试验研究202

10.2.1 试验材料202

10.2.2 试验结果203

10.2.3 结论206

小结207

结束语208

参考文献209